CN103741070B - 一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其组分的质量百分比为：C：0.03-0.045%，Si:0.35-0.5%，Mn:1.5-2%，Ni:4.5-6.5%，Cr:21-23%，Cu:2.1-2.4%，N:0.14-0.2%，Mo:2.5-3.5%，Al:0.15-0.18%，Ru：0.1-0.2%，Ti：0.55-0.75%，镧系稀土：5-5.5%，余量为Fe。本发明具有电腐蚀速率≤10mdd，力学性能好，且抗点蚀当量＞35的特点，并且具有良好的尺寸精度。
Description
技术领域
本发明属于合金钢技术领域，涉及一种无缝钢管及其制造方法，尤其是一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管。
背景技术
环氧乙烷被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。但是，由于其易爆性，其反应器的要求也很高。因环氧乙烷反应器的结构复杂、技术及安全系数要求极高，对配套用管在材料、工艺、机械性能、内外表面等方面要求都十分严格。
双相不锈钢无缝钢管双相钢自1930年开始工业化生产和应用，经70多年的发展和改良，现已发展到以S32750为代表的第三代双相不锈钢，第三代不锈钢共同特点是低碳、高钼和高氮，具有较好的耐点蚀性能（抗点蚀当量PREN＞40）、耐应力腐蚀和缝隙腐蚀能力。
虽然现有的双相不锈钢无缝钢管已经具有较好的性质，依然无法很好的满足环氧乙烷反应器用的钢管对表面质量、材料性能、力学性能和耐点腐蚀性能的要求，且没有一种专门用于环氧乙烷反应器的钢管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，该钢管用于环氧乙烷反应器，具有电腐蚀速率≤10mdd，力学性能好，且抗点蚀当量＞35的特点，并且具有良好的尺寸精度。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其组分的质量百分比为：C：0.03-0.045%，Si:0.35-0.5%，Mn:1.5-2%，Ni:4.5-6.5%，Cr:21-23%，Cu:2.1-2.4%，N:0.14-0.2%，Mo:2.5-3.5%，Al:0.15-0.18%，Ru：0.1-0.2%，Ti：0.55-0.75%，镧系稀土：5-5.5%，余量为Fe；
镧系稀土的组分质量百分比为：镧：37-39%，铈：8-11%，钐：26-28%，钕：7-9%，铕：13-18%，其余镧系元素：3-5%，以上各组分之和为100%；
环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的制造工艺，按以下步骤进行：
㈠将组分和含量符合要原料管通过冷轧设备冷轧至所需管外径和壁厚的中间坯管，管外径误差±0.45mm，壁厚误差±0.2mm；
㈡将步骤㈠所得中间坯管采用保护气氛光亮固溶热处理，保护气氛光亮固溶热处理的热处理温度为1000-1050℃，时间为15-18min，之后进行高压水喷淋冷却至室温；
㈢将步骤㈡热处理后的中间坯管经过酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备精轧至所需管外径和壁厚的成品管，管外径误差±0.08mm，壁厚误差±0.10mm；
㈣采用浸泡丙酮的纤维布，并借助高压气枪的压力，压力3-3.5MP，推进纤维布穿过成品直管内部进行多频次擦拭，进行去油和清洁处理；
㈤采用纯氢保护气体对清洁处理后的成品管进行光亮热处理，热处理温度为1050±5℃，热处理时间为12-15min，之后冷却至室温进行矫直处理；
㈥对将经步骤㈤矫直处理后的成品直管无损检测，检测合格后包装入库。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述组分的质量百分比为：C：0.03%，Si:0.5%，Mn:1.8%，Ni:4.5%，Cr:22%，Cu:2.1%，N:0.14%，Mo:3%，Al:0.15%，Ru：0.15%，Ti：0.75%，镧系稀土：5%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：37%，铈：10%，钐：26%，钕：7%，铕：15%，其余镧系元素：5%。
前述组分的质量百分比为：C：0.045%，Si:0.4%，Mn:1.5%，Ni:6.5%，Cr:21%，Cu:2.3%，N:0.17%，Mo:2.5%，Al:0.18%，Ru：0.2%，Ti：0.65%，镧系稀土：5.3%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：39%，铈：8%，钐：26%，钕：8%，铕：16%，其余镧系元素：3%。
前述组分的质量百分比为：C：0.038%，Si:0.35%，Mn:2%，Ni:5.5%，Cr:23%，Cu:2.4%，N:0.2%，Mo:3.5%，Al:0.17%，Ru：0.1%，Ti：0.55%，镧系稀土：5.5%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：38%，铈：9%，钐：27%，钕：9%，铕：13%，其余镧系元素：4%。
进一步的，前述环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管抗点蚀当量PREN＞35，钢管金相组织为奥氏体和铁素体组织，无σ相，铁素体含量为40-50%。
前述环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的拉伸强度680MPa≤Rm≤890MPa，室温下非比例延伸强度480MPa≤Rp0.2≤640MPa，断后伸长率A≥30%，硬度≤28HRC，325℃高温非比例延伸强度Rp0.2≥328MPa。
前述环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的点腐蚀速率≤10mdd，表面粗糙度R≤1.6um。
本发明的有益效果是：
本发明对成分进行了限定，添加适量的镧系稀土元素，特别是钛元素。稀土元素可以对钢进行脱硫和脱氧，减少杂质，克服热脆性，并抑制钢中氢引起的脆性和白点，改善钢的物理及力学性能。钛元素可以使钢的内部组织致密，细化晶粒力，增加刚在高温高压氢气中的稳定性。使得本发明的钢管在应用于环氧乙烷反应器中具有更好的力学以及材料性能。
本发明对工艺参数进行了限定，并且采用保护气氛光亮固溶热处理、以及纯氢保护气体的光亮热处理工序，既避免了碳化物在晶间的析出，同时又防止了热处理过程的渗碳和渗氮，保证了材料的抗腐蚀性能。
本发明通过成分及工艺参数的限定，不仅使不锈钢管具有较好的抗腐蚀性能，同时本发明核电机组用精密不锈钢管内外表面粗糙度及抗拉强度等都较高，均达到和高于国际标准水平，本发明的管外径误差±0.08mm，壁厚误差±0.10mm，具有较高的尺寸精度。
本发明的抗点蚀当量PREN＞35，钢管金相组织为奥氏体和铁素体组织，无σ相，铁素体含量为40-50%，拉伸强度680MPa≤Rm≤890MPa，室温下非比例延伸强度480MPa≤Rp0.2≤640MPa，断后伸长率A≥30%，硬度≤28HRC，325℃高温非比例延伸强度Rp0.2≥328MPa，点腐蚀速率≤10mdd，表面粗糙度R≤1.6um。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其组分的质量百分比为：C：0.03%，Si:0.5%，Mn:1.8%，Ni:4.5%，Cr:22%，Cu:2.1%，N:0.14%，Mo:3%，Al:0.15%，Ru：0.15%，Ti：0.75%，镧系稀土：5%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：37%，铈：10%，钐：26%，钕：7%，铕：15%，其余镧系元素：5%。
环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的制造工艺，按以下步骤进行：
㈠将组分和含量符合要原料管通过冷轧设备冷轧至所需管外径和壁厚的中间坯管，管外径误差±0.45mm，壁厚误差±0.2mm；
㈡将步骤㈠所得中间坯管采用保护气氛光亮固溶热处理，保护气氛光亮固溶热处理的热处理温度为1000-1050℃，时间为15-18min，之后进行高压水喷淋冷却至室温；
㈢将步骤㈡热处理后的中间坯管经过酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备精轧至所需管外径和壁厚的成品管，管外径误差±0.08mm，壁厚误差±0.10mm；
㈣采用浸泡丙酮的纤维布，并借助高压气枪的压力，压力3-3.5MP，推进纤维布穿过成品直管内部进行多频次擦拭，进行去油和清洁处理；
㈤采用纯氢保护气体对清洁处理后的成品管进行光亮热处理，热处理温度为1050±5℃，热处理时间为12-15min，之后冷却至室温进行矫直处理；
㈥对将经步骤㈤矫直处理后的成品直管无损检测，检测合格后包装入库。
本实施例的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管抗点蚀当量PREN为36，钢管金相组织为奥氏体和铁素体组织，无σ相，铁素体含量为45%，拉伸强度Rm为720MPa，室温下非比例延伸强度Rp0.2为500MPa，断后伸长率A为35%，硬度为25HRC，325℃高温非比例延伸强度Rp0.2为328MPa，点腐蚀速率为10mdd，表面粗糙度R为1.5um。
实施例2
本实施例提供的一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其组分的质量百分比为：C：0.045%，Si:0.4%，Mn:1.5%，Ni:6.5%，Cr:21%，Cu:2.3%，N:0.17%，Mo:2.5%，Al:0.18%，Ru：0.2%，Ti：0.65%，镧系稀土：5.3%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：39%，铈：8%，钐：26%，钕：8%，铕：16%，其余镧系元素：3%。
环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的制造工艺，按以下步骤进行：
㈠将组分和含量符合要原料管通过冷轧设备冷轧至所需管外径和壁厚的中间坯管，管外径误差±0.45mm，壁厚误差±0.2mm；
㈡将步骤㈠所得中间坯管采用保护气氛光亮固溶热处理，保护气氛光亮固溶热处理的热处理温度为1000-1050℃，时间为15-18min，之后进行高压水喷淋冷却至室温；
㈢将步骤㈡热处理后的中间坯管经过酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备精轧至所需管外径和壁厚的成品管，管外径误差±0.08mm，壁厚误差±0.10mm；
㈣采用浸泡丙酮的纤维布，并借助高压气枪的压力，压力3-3.5MP，推进纤维布穿过成品直管内部进行多频次擦拭，进行去油和清洁处理；
㈤采用纯氢保护气体对清洁处理后的成品管进行光亮热处理，热处理温度为1050±5℃，热处理时间为12-15min，之后冷却至室温进行矫直处理；
㈥对将经步骤㈤矫直处理后的成品直管无损检测，检测合格后包装入库。
本实施例的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管抗点蚀当量PREN为37，钢管金相组织为奥氏体和铁素体组织，无σ相，铁素体含量为40%，拉伸强度Rm为890MPa，室温下非比例延伸强度Rp0.2为480MPa，断后伸长率A为33%，硬度为28HRC，325℃高温非比例延伸强度Rp0.2为330MPa，点腐蚀速率为9mdd，表面粗糙度R为1.6um。
实施例3
本实施例提供的一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其组分的质量百分比为：C：0.038%，Si:0.35%，Mn:2%，Ni:5.5%，Cr:23%，Cu:2.4%，N:0.2%，Mo:3.5%，Al:0.17%，Ru：0.1%，Ti：0.55%，镧系稀土：5.5%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：38%，铈：9%，钐：27%，钕：9%，铕：13%，其余镧系元素：4%。
环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的制造工艺，按以下步骤进行：
㈠将组分和含量符合要原料管通过冷轧设备冷轧至所需管外径和壁厚的中间坯管，管外径误差±0.45mm，壁厚误差±0.2mm；
㈡将步骤㈠所得中间坯管采用保护气氛光亮固溶热处理，保护气氛光亮固溶热处理的热处理温度为1000-1050℃，时间为15-18min，之后进行高压水喷淋冷却至室温；
㈢将步骤㈡热处理后的中间坯管经过酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备精轧至所需管外径和壁厚的成品管，管外径误差±0.08mm，壁厚误差±0.10mm；
㈣采用浸泡丙酮的纤维布，并借助高压气枪的压力，压力3-3.5MP，推进纤维布穿过成品直管内部进行多频次擦拭，进行去油和清洁处理；
㈤采用纯氢保护气体对清洁处理后的成品管进行光亮热处理，热处理温度为1050±5℃，热处理时间为12-15min，之后冷却至室温进行矫直处理；
㈥对将经步骤㈤矫直处理后的成品直管无损检测，检测合格后包装入库。
本实施例的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管抗点蚀当量PREN为35.5，钢管金相组织为奥氏体和铁素体组织，无σ相，铁素体含量为50%，拉伸强度Rm为680MPa，室温下非比例延伸强度Rp0.为640MPa，断后伸长率A为30%，硬度为27HRC，325℃高温非比例延伸强度Rp0.2为329MPa，点腐蚀速率为10mdd，表面粗糙度R为1.6um。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其特征在于：其组分的质量百分比为：C：0.03-0.045%，Si:0.35-0.5%，Mn:1.5-2%，Ni:4.5-6.5%，Cr:21-23%，Cu:2.1-2.4%，N:0.14-0.2%，Mo:2.5-3.5%，Al:0.15-0.18%，Ru：0.1-0.2%，Ti：0.55-0.75%，镧系稀土：5-5.5%，余量为Fe；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：37-39%，铈：8-11%，钐：26-28%，钕：7-9%，铕：13-18%，其余镧系元素：3-5%，以上各组分之和为100%；
所述环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的制造工艺，按以下步骤进行：
㈠将组分和含量符合要原料管通过冷轧设备冷轧至所需管外径和壁厚的中间坯管，管外径误差±0.45mm，壁厚误差±0.2mm；
㈡将步骤㈠所得中间坯管采用保护气氛光亮固溶热处理，所述保护气氛光亮固溶热处理的热处理温度为1000-1050℃，时间为15-18min，之后进行高压水喷淋冷却至室温；
㈢将步骤㈡热处理后的中间坯管经过酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备精轧至所需管外径和壁厚的成品管，管外径误差±0.08mm，壁厚误差±0.10mm；
㈣采用浸泡丙酮的纤维布，并借助高压气枪的压力，压力3-3.5MP，推进纤维布穿过成品直管内部进行多频次擦拭，进行去油和清洁处理；
㈤采用纯氢保护气体对清洁处理后的成品管进行光亮热处理，热处理温度为1050±5℃，热处理时间为12-15min，之后冷却至室温进行矫直处理；
㈥对将经步骤㈤矫直处理后的成品直管无损检测，检测合格后包装入库。
2.根据权利要求1所述的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其特征在于：其组分的质量百分比为：C：0.03%，Si:0.5%，Mn:1.8%，Ni:4.5%，Cr:22%，Cu:2.1%，N:0.14%，Mo:3%，Al:0.15%，Ru：0.15%，Ti：0.75%，镧系稀土：5%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：37%，铈：10%，钐：26%，钕：7%，铕：15%，其余镧系元素：5%。
3.根据权利要求1所述的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其特征在于：其组分的质量百分比为：C：0.045%，Si:0.4%，Mn:1.5%，Ni:6.5%，Cr:21%，Cu:2.3%，N:0.17%，Mo:2.5%，Al:0.18%，Ru：0.2%，Ti：0.65%，镧系稀土：5.3%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：39%，铈：8%，钐：26%，钕：8%，铕：16%，其余镧系元素：3%。
4.根据权利要求1所述的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其特征在于：其组分的质量百分比为：C：0.038%，Si:0.35%，Mn:2%，Ni:5.5%，Cr:23%，Cu:2.4%，N:0.2%，Mo:3.5%，Al:0.17%，Ru：0.1%，Ti：0.55%，镧系稀土：5.5%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：38%，铈：9%，钐：27%，钕：9%，铕：13%，其余镧系元素：4%。
5.根据权利要求1所述的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其特征在于：所述环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管抗点蚀当量PREN＞35，钢管金相组织为奥氏体和铁素体组织，无σ相，铁素体含量为40-50%。
6.根据权利要求1所述的环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管，其特征在于：所述环氧乙烷反应器用双相不锈钢无缝钢管的拉伸强度680MPa≤Rm≤890MPa，室温下非比例延伸强度480MPa≤Rp0.2≤640MPa，断后伸长率A≥30%，硬度≤28HRC，325℃高温非比例延伸强度Rp0.2≥328MPa。
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Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: JIANGSU YINHUAN STEEL TUBE CO., LTD. TO: JIANGSU YINHUAN PRECISION STEEL TUBE CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |